Зонально-географический и отраслевой аспект рекультивации техногенных образований Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова, 2011

УДК 622.882

Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова

ЗОНАЛЬНО-ГЕОГРА ФИЧЕСКИЙ И ОТРА СЛЕВОЙ АСПЕКТ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Рассмотрено два основных варианта технического этапа рекультивации - без нанесения потенциально-плодородных пород путем мелиорации деградированного слоя почвы и с нанесением потенциально плодородных пород путем формирования рекуль-тивационного слоя.

Ключевые слова: рекультивация земель, техногенное месторождение, горный профиль, техногенно-минеральные образования.

асширение знаний о возможно--яГ стях отнесения отходов горного и металлургического производств к техногенному сырью требует инди-видуального подхода и к вопросу восстановления территорий методами рекультивации после отработки (извлечения) сырья. Общие принципиальные положения опубликованы нами ранее (1-3).

Пространственное и географическое положение главных типов техногенноминеральных месторождений Уральского горно-складчатого пояса определяется размещением рудных узлов и рудных районов, к которым и приурочены современные горно-обогатительные комбинаты

(4).

Зонально-географический и отраслевой аспект проблемы рекультивации территорий техногенных месторождений рассматривается в данной статье применительно к районам месторождений, тер-риториально-расположен-ным в пределах Уральского федерального округа.

Природные и горно-геологические условия залегания месторожде-ний, технологии их разработки и извлечения полезного компонента из горной массы, а также технологии складирования образующихся

«отходов» различны и приводят не просто к созданию отвалов «пустых» вскрышных пород или отходов обогащения, но к формированию техногенных месторождений. Последние могут при наступлении кризисных ситуаций с природными запасами стать источниками ценных видов сырья

(5). До наступления подобного времени «Ч» территории, занятые отвалами — техногенными месторождениями также подлежат рекультивации, в первом приближении - на срок до начала отработки.

Исследования техногенных месторождений на Урале, в частности, в Свердловской области начаты в конце ХХ века в связи с принятием областной целевой программы «Переработка техногенных месторождений» и проводятся как специалистами геологического и горного профиля, так и биологического. Результаты регулярно публикуются в трудах научно-практических конференций: «Уралэко-логия», «Техноген», «Экологические проблемы промышленных регионов» с 1995 года по настоящее время в г.Екатеринбурге. По опубликованным в трудах материалам обобщены возможные направления использования техногенно-

Таблица 1

Переработка техногенных образований (исследования и внедрение)

Предприятия, вид сырья Виды отходов Направление использования

Лесная зона

Качканарский ГОК хвосты ММС ванадий, скандий, извлечение оксида скандия для получения алюминий-скандиевой лигату-ры,для производства портландцемента

Высокогорский ГОК: отходы обогащения медь, медный, пиритно-кобальтовый и магнети-товый концентраты

Полуночная группа техногенное марганецсо- электролитический диоксид марганца, химиче-

месторождений держащее сырье ский марганцевый концентрат, калий сернокислый, марганец сернокислый

Волковское месторо- отходы обогащения медный, апатитовый концентраты, кварцевый

ждение песок, апатитовый концентрат для МКУ. Полная утилизация с получением сульфидного и апатитового концентратов, сырья для строительной промышленности.

хвосты флотации и руды концентраты: медный, железо-ванадиевый, апатитовый (для сельскохозяйственных производителей с содержанием фосфора 1,7 %)

Ключевской завод алюмошлаки, ниобий- ферросиликоалюминий, феррониобий, ферро-

ферросплавов содержащие отходы, хром, клинкер высокоглиноземистый, хромовый

хромовые шлаки. полупродукт.

Хроматное производство шламы, хромат натрия карбонат магния, оксид магния, шлакоситалл.

Полевской криолито- фторгипс заменитель гипсобетона.

вый завод

Бокситовое сырье красные шламы, алюми- коагулянты, глиноземистый, железосодер- жа-

ниевые, свинецсодержащие щий и редкометальные концентраты, алюминий,

и другие отходы металлур- свинец, прецизионные сплавы.

гического производства.

Богословский алюми- шлаковые поля + содо- АІ2О3, Na2SO4, №ОН, Fe2Oз

ниевый завод сульфатная смесь

Левихинский рудник отвалы минерализован-ных и забалансовых руд медь, цинк, железный кек

Среднеуральский ме- отвальные шлаки отра- получение меди, хвосты обогащения (для полу-

деплавильный завод жательных печей,шлаки чения железа, раскисления почв и т.д.), медный

медеплавильного про- концентрат с драгметаллами, плит-ный, отделоч-

изводства, фосфогипс ный и изоляционный материалы

минеральных образований, представленные ным образом, цветной металлургии. Оче-

в таблице. видно, что рекультивация техногенных

Установлено, что наибольшее количе- месторождений, качественно разнород-

ство предприятий различных отраслей ных и зонально-разобщенных должна

промышленности с отходами, зарегистри- иметь особенности.

рованными как техногенные месторожде- Так, отходы горного производства же-ния, располагаются в пределах лесной зо- лезорудной, стройматериалов и других

ны. отраслей, представленные нетоксичными

В лесостепной и степной зоне — пред- вскрышными породами, пригодными для

приятия строительной индустрии и, глав- последующей разработки,

Предприятия, вид сырья Виды отходов Направление использования

Нижне-Т агильский металлургический комбинат, ВГОК, Северский трубный завод Серовский металлургический завод ОАО «Ураласбест» Шабровская обогатительная фабрика доменные, сталеплавильные и другие металлургические шлаки, железосодержащие отходы доменная пыль, шламы , гранулированные и мартеновские шлаки, железосодержищие отходы отходы обогащения хри-зотиласбе- ста(серпентинитов), измельченный сер-пентинит, др.отходы ОАО «Уралас-бест отходы флотации талька железный скрап, шлаки для дорожного строительства и сельского хозяйства, щебень(5 фракций), металлопродукт , шлакометалли- ческая смесь, огнеупорный лом, шлаковые мел- лиоран-ты, щебеночно-песчаная смесь,гран- шлак, песок, литые изделия, пемза, абразивы окислы железа и железный концентрат, практически полная утилизация шлаков, введение в агломерационную шихту, аглошихта получение магния, MgO+SiO2 , карналлит, МgО, композиционные строительные материалы тальк-магнезитовый концентрат, как магни-евое удобрение, металлы

Лесостепная зона

Горнодобывающая и металлургическая промышленность Хвостохранилища колчеданных руд Каменск-Уральский металлургический завод (КУМЗ) магнезиальные, алюмо-силикатные, кремнеземистые, известь и углеродсодержащие отходы отходы обогащения, гранулированные шлаки медной плавки «Карабаш-медь» Алюминий-литиевые шлаки, алюминиевые шлаки огнеупорная промышленность медь, стройиндустрия гидрооксиды алюминия и магния, алюминиевые сплавы

Степная зона

Магнитогорский металлургический комбинат (ММК) ГОП ММК Цветная металлургия Гайский ГОК доменные шлаки отходы обогащения ванадиевые шлаки, отходы мышьяка, хвосты обогащения, некондиционные руды, отходы металлургического производства, пиритные концентраты подотвальные воды шлаковое и шлакокаменное литье, брусчатка, бордюрные камни, облицовочные, тротуарные дорожные , термостойкие и износостойкие плит-ки,минераловатные изделия. концентрат железа субстрат для рекультивации цветные металлы, ванадий, антисептики древесины, цветные металлы, сера, медь, золото, серебро, железо пигмент железа, гидроокись аллюминия, меди, цинка,

Техногенные месторождения — объекты рекультивации

Типы заскладированных отходов

Горная масса — вскрышные породні и некондиционные руды

Отходы обогатительного и металлургического производства

Варианты отработки техногенных месторождений

Фрагментарно

До дневной поверхности

Этапы восстановления поверхности

3-х - 5-и летний мелиоративный период с использованием травянистых растений на нарушаемой и деградированной поверхности

Выбор основного направления рекультивации в зависимости от качества грунтосмесей рекультивационного слоя и деградированной поверхности после мелиоративной подготовки с учетом требований организации территорий и зонально-географических условий

Последовательность технологических мероприятий при подготовке территорий техногенных месторождений к рекультивации

могут быть оставлены под самозарастание независимо от зонально-географи-ческого расположения территорий. Рекультивация объектов цветной металлургии и других отраслей с токсичными отходами должна предусматривать создание экрана при формировании рекультивационного слоя. Поэтому зональный и отраслевой аспект рекультивации территорий техногенных месторождений рассматривается в комплексе. С точки зрения восстановления экологических характеристик их места расположения рекультивация биологическими методами является наиболее перспективной. Вопрос о сроках и технологии проведения рекультивационных работ должен рассматриваться индивидуально (рисунок).

Оптимальный вариант природовосстановительных работ на территориях техногенных месторождений — после их полной отработки. В этом случае рекультивации будет подлежать дневная поверхность с деградированным почвенным покровом, но неизменными основными параметрами рельефа и сложением почвообразующих пород.

Почвенно-растительный слой под техногенным образованием в течение всего периода существования отвала находится под влиянием физических и химических процессов от заскладированных отходов, подвергаясь процессам деградации, то есть устойчивому количественному и качественному ухудшению состава и свойств почв в результате воздействия техногенных факторов. Поэтому техноло-

гия рекультивации базируется на агрохимической оценке деградированной поверхности — будущего кор-необитаемого слоя по пригодности его к биологическому освоению, а также требованиях нормативно-методических документов к рекультивации и фактическом состоянии нарушенной территории; учете природных зонально-географических условий расположения объекта; состоянии и составе ценоза на прилегающей территории.

Технический этап рекультивации деградированных земель осуществляется на фоне мелиоративной подготовки поверхности. Так, при разработке проекта рекультивации деградированной поверхности после отработки шлакового отвала Нижне-Сергинского метизно-

металлургического завода было рассмотрено два основных варианта технического этапа рекультивации.

Первый — без нанесения потенциально-плодородных пород путем мелиорации деградированного слоя почвы внесением повышенных доз физиологически кислых минеральных удобрений, последующим посевом многолетних злаково-бобовых травосмесей и заделкой их, как сидератов, с посадкой облепихи как почвоулучшающей культуры по периметру территории.

Это наиболее простой, но эффективный вариант технического этапа рекультивации, применение которого оправдано отсутствием у завода собственных горных работ, с

1. Чайкина Г.М. Рекультивация территорий после отработки техногенных образований. / Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова // ГИАБ. — 2002. — № 9. — С. 113—114.

2. Чайкина Г.М. Рекультивация нарушенных земель в горнорудных районах Урала./ Г.М.Чайкина, В.А.Объедкова .// Екатеринбург: ИГД УрО РАН. — 2003. — 267 с.

3. Чайкина Г.М. Экосистемы техногенных месторождений./ Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова,

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------

площадей которых могли бы быть сняты и использованы потенциально-плодородные породы для создания корне-обитаемого слоя.

Второй — с нанесением потенциально плодородных пород путем формирования рекультивационного слоя по требованиям ГОСТ 17.5.3.04—83.

Для территорий техногенных месторождений предприятий УрФО особую сложность представляет выполнение требований по формированию рекультиваци-онного слоя с использованием потенциально плодородных и плодородных пород. Отсутствие запасов гумусированной части почвенного профиля обуславливает необходимость поиска альтернативных источников — гумусосодержащих субстратов, способных обеспечить восстановление биологической продуктивности нарушенных территорий.

Таким образом, восстановление территорий техногенных месторождений методами рекультивации до начала их разработки должно быть ориентировано на создание временного растительного покрова санитарно-гигиени-ческого направления. По окончании полной отработки объем и порядок природовосстановительных работ необходимо определять в соответствии с общими требованиями по рекультивации с учетом зонально-географических условий расположения объектов.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

И.А. Гаранина, В.И. Прибылев // ГИАБ. — 2004. — № 10. — С. 148—151.

4. Макаров А.Б. Главные типы техногенноминеральных месторождений Урала/ Екатеринбург: изд-во УГГУ. — 2006. — 208 с.

5. Трубецкой К.Н. Классификация техно-

генных месторождений, основные критерии и понятия. / К.Н. Трубецкой, В.Н. Уманец, М.Б. Никитин // Горный журнал.-1989. — № 12. — С. 6—9. ЕШ '

Чайкина Г.М., Объедкова В.А. — ИГД УрО РАН, direct@igd.uran.ru